□ 本报记者 谢诗涵 通讯员 朱琳
日前,南京新生圩长江大桥荣获2026年国际桥梁大会古斯塔夫·林德撒尔奖,该奖项也被誉为桥梁界的“诺贝尔奖”。荣誉背后,南京工业大学徐秀丽教授团队为此桥注入的“耐火内核”,为其获奖提供关键支撑。
空白区探索,为桥梁量身定制“温度计”
“2021年项目启动时,国内外都没有针对桥梁缆索系统的抗火设计规范或标准,一切从零开始。”采访中,徐秀丽的一番话道出了项目起步时的艰难。彼时,国内缆索系统抗火设计领域几乎是一片盲区,缺乏系统的理论与试验研究,更谈不上完整的安全屏障。而南京新生圩长江大桥因连接两岸化工园区、需通行危化品运输车,抗火设计从“附加题”变成了关乎公共安全的“必答题”。
“这就像要建房子,却没有钢筋水泥的性能参数,也不知道未来会面临多大的风雨。”团队成员李雪红教授形象地比喻道。无规范、无数据、无先例,三重困境横亘眼前。桥梁地处开阔江面,风大空旷,其火灾环境与建筑内部截然不同。国际既有的火灾升温曲线或研究成果,难以精准反映车辆在桥上燃烧时,火焰受风速、距离、车型等因素影响的复杂传热过程。
“我们需要自己的模型,一座为桥梁量身定制的‘温度计’。”团队从物理规律和火灾动力学出发,借助大量数值计算,构建了一套全新的定量分析模型。实验室的电脑昼夜运转,模拟油罐车、货车、电动汽车在不同风速、距离、燃烧模式下的万千可能。最终,团队将数值计算与理论分析相结合,首次建立了考虑油罐车火灾、风速、泄漏等多因素的“火灾定量计算模型”。
“这一模型能更精准地预测不同真实火灾场景下桥梁关键部位的温度变化规律,为抗火设计提供可靠的‘输入荷载’。”李雪红介绍。
从零立标,为大桥锚定“火场生存线”
明确了“火”的威力,还需探明“钢”的底线。桥梁缆索系统采用的是超过2000兆帕的超高强度钢丝,这种材料在高温下的性能衰减规律,国内外同样没有数据可供参考。
“材料强度随温度升高而下降,这是常识。但降到什么程度?何时会失效?没有实验数据,一切设计都是空中楼阁。”为此,团队开展了系列高温力学实验,在不同温度点对钢丝进行拉伸测试,精准捕捉其屈服强度、极限强度、弹性模量随温度变化的衰减曲线,以翔实数据明确了钢丝的高温承载力底线,填补了该领域的数据空白。
基于“火灾模型”与“材料性能”两大基石,团队为南京新生圩长江大桥制定了明确的抗火安全标准:耐火时间45分钟,主缆温度不超过300℃,关键钢节点不超过550℃。45分钟,是综合考量两岸消防响应能力与工程建设经济性后确定的“黄金时间”。
此外,针对圆形缆索与异形钢节点的结构差异,团队创新采用了“材料寻踪、系统集成”策略。对于圆形主缆,团队将高硅氧纤维与铝箔相结合,研制出柔韧可缠绕的复合抗火带;对于异形钢节点,则借鉴海洋工程经验,选用特种环氧防火涂料,构建起抗火与防腐一体化的长效防护体系。
以智成规,牵头制定行业设计标准
随着项目成果陆续被后续新建工程关注和借鉴,徐秀丽萌生了一个更深远的想法:必须将实践经验转化为行业共同遵循的规则。“科研成果写在论文里、用在一两座桥上,价值终归有限。只有变成标准,才能惠及整个行业,系统性地提升我国桥梁的抗火水平。”
然而,牵头编制标准,意味着要将团队辛辛苦苦探索出的核心参数、关键技术毫无保留地公开。徐秀丽坦言,尽管大家也曾经纠结过,但这份“私心”很快被更大的责任感压倒。“桥梁安全是公共安全,不能有门户之见。把正确的做法和成熟的经验推广出去,避免大家再走我们摸索时的弯路,这才是最大的价值。”
最终,团队将全部研究成果倾囊相授,凝集成中国公路学会团体标准《公路桥梁缆索系统抗火设计指南》。该标准已于2025年底正式实施,这份指南也让桥梁抗火设计从此有章可循、有据可依。“压力其实很大,因为白纸黑字写下了具体的温度指标、防护范围,责任就扛在了肩上。但科学容不得含糊,安全必须明明白白。”徐秀丽的话语掷地有声。
从面对空白的起步,到破解困境的创新,再到制定标准,徐秀丽团队不仅为南京新生圩长江大桥穿上了可靠的“防火衣”,更以一项开创性的标准,为我国桥梁抗火安全防线砌下了坚实的基石。
李雪红表示,未来团队将继续深耕桥梁抗火领域,进一步细化和完善抗火设计标准,构建标准化设计方案,力争实现缆索系统的标准化抗火设计及防护,提高设计效率,降低设计成本。
2026年4月29日《新华日报》第13版:https://xh.xhby.net/pc/layout/202604/29/node_13.html#content_1550193